La cromatografía de gases-olfatometría ( GC-O ) es una técnica que integra la separación de compuestos volátiles mediante un cromatógrafo de gases con la detección de olores mediante un olfatómetro (evaluador humano). [1] Fue inventada y aplicada por primera vez en 1964 por Fuller y colaboradores. [2] Mientras que la GC separa los compuestos volátiles de un extracto, el olfato humano detecta la actividad olfativa de cada compuesto eluyente . En esta detección olfatométrica, un evaluador humano puede determinar cualitativamente si un compuesto tiene actividad olfativa o describir el olor percibido, o evaluar cuantitativamente la intensidad del olor o la duración de la actividad olfativa. [3] La detección olfatométrica de compuestos permite la evaluación de la relación entre una sustancia cuantificada y la percepción humana de su olor, sin los límites de detección instrumental presentes en otros tipos de detectores. La identificación de compuestos aún requiere el uso de otros detectores, como la espectrometría de masas, con estándares analíticos.
Las propiedades de un compuesto relacionadas con la percepción olfativa humana incluyen su calidad de olor, su umbral y su intensidad en función de su concentración.
La calidad del olor de un compuesto (activo para el olfato) se evalúa utilizando descriptores de olor en análisis descriptivos sensoriales . [4] Muestra la relación sensorial-química en compuestos volátiles. La calidad del olor de un compuesto puede cambiar con su concentración. [1]
El umbral absoluto de un compuesto es la concentración mínima a la que puede detectarse. En una mezcla de compuestos volátiles, solo la proporción de compuestos presentes en concentraciones superiores a su umbral contribuye al olor. Esta propiedad puede representarse mediante el umbral de olor (OT), la concentración mínima a la que el olor es percibido por el 50% de un panel humano sin determinar su calidad, o el umbral de reconocimiento, la concentración mínima a la que el olor es percibido y puede ser descrito por el 50% de un panel humano. [3]
La intensidad de la percepción de un compuesto está correlacionada positivamente con su concentración. Está representada por la función psicométrica o concentración-respuesta única del compuesto. Una función psicométrica con un gráfico de concentración logarítmica-intensidad percibida se caracteriza por su forma sigmoidea , con su línea base inicial que representa el compuesto en concentraciones por debajo de su umbral, un aumento lento en la respuesta alrededor del punto de inflexión que representa el umbral, un aumento exponencial en la respuesta a medida que la concentración excede el umbral, una desaceleración de la respuesta a una región plana a medida que se alcanza la zona de saturación o el punto en el que ya no se percibe el cambio en la intensidad. Por otro lado, un gráfico de concentración logarítmica-intensidad percibida logarítmica, utilizando la ley de potencia de Stevens , forma una línea lineal con el exponente que caracteriza la relación entre las dos variables. [1]
El aparato consiste en un cromatógrafo de gases equipado con un puerto de olores (ODP), en lugar de o además de los detectores convencionales , desde donde los evaluadores humanos huelen los eluidos. El puerto de olores se caracteriza por su diseño de cono de nariz conectado al instrumento GC por una línea de transferencia. El puerto de olores es comúnmente de vidrio o politetrafluoroetileno . [5] Generalmente se coloca a 30-60 cm del instrumento, extendiéndose desde el costado de tal manera que no se vea afectado por el horno GC caliente. La línea de transferencia de sílice desactivada generalmente se calienta para evitar la condensación de compuestos menos volátiles. Es flexible para que el evaluador pueda ajustarla de acuerdo con su posición cómoda para sentarse. Como los gases portadores tradicionales cálidos y secos pueden deshidratar la membrana mucosa de la nariz, los volátiles se suministran a través de un gas auxiliar o un gas portador humidificado, con una humedad relativa (RH) del 50-75%, para facilitar la deshidratación. [1]
El detector olfatométrico puede estar acoplado o conectado en paralelo a un detector de ionización de llama (FID) o un espectrómetro de masas (MS). Además, se pueden instalar múltiples puertos de olor. En estos casos, el eluato generalmente se divide de manera uniforme entre los detectores para permitir que llegue a los detectores simultáneamente. [5]
En un análisis GC-O se utilizan varios métodos para determinar la contribución del olor de un compuesto o la importancia relativa de cada odorante. Los métodos se pueden clasificar como (i) frecuencia de detección, (ii) dilución hasta el umbral y (iii) intensidad directa.
El análisis GC-O lo lleva a cabo un panel de 6 a 12 evaluadores para contar el número de participantes que perciben un olor en cada tiempo de retención. Esta frecuencia se utiliza luego para representar la importancia relativa de un odorante en el extracto. También se supone que está relacionada con la intensidad del odorante en la concentración particular, basándose en el supuesto de que los umbrales de detección individuales se distribuyen normalmente. [1]
Este método permite obtener dos tipos de datos diferentes, en función de los datos recopilados. En primer lugar, si solo se dispone de datos de frecuencia, se informa como frecuencia de impacto nasal (NIF) o como altura de pico de la señal olfatométrica [ 3] . Es cero si ningún evaluador detecta el olor y se suma uno cada vez que un evaluador detecta un olor. En segundo lugar, si se recopilan tanto la frecuencia de detección como la duración del olor, se puede interpretar la superficie de NIF (SNIF) o el área de pico correspondiente al producto de la frecuencia de detección (%) y la duración del olor (s). La SNIF permite una interpretación adicional de los compuestos del olor además de la altura de pico.
El método de frecuencia de detección se beneficia de su simplicidad y de la ausencia de requisitos de evaluadores capacitados, ya que la señal registrada es binaria (presencia/ausencia de olor). Por otro lado, un inconveniente de este método es la limitación en el supuesto de la relación entre la frecuencia y la intensidad del olor percibido. Los compuestos odorantes activos en las muestras de alimentos suelen estar presentes en concentraciones superiores a sus umbrales de detección. Esto significa que un compuesto puede ser detectado por todos los evaluadores y, por lo tanto, alcanzar el límite de detección del 100% a pesar de los aumentos de intensidad.
Se prepara una serie de diluciones de una muestra o extracto y se evalúa la presencia de olor. El resultado puede describirse como la potencia del olor de un compuesto.
Un tipo de análisis consiste en medir la dilución máxima en la serie en la que todavía se percibe el olor. El valor resultante se denomina factor de dilución del sabor (FD) en el análisis de dilución de extracción de aroma (AEDA) desarrollado en 1987 por Schieberle y Grosch. [6] Por otro lado, otro tipo de análisis consiste en medir también la duración del olor percibido para calcular las áreas de los picos. Las áreas de los picos se conocen como valores Charm en el CharmAnalysis desarrollado en 1984 por Acree y colaboradores. [7] [8] El primero puede interpretarse entonces como la altura del pico del segundo. Dado que el umbral de olor de un compuesto se pretende medir a partir de una serie preparada de diluciones (comúnmente por un factor de 2-3 con 8-10 diluciones), la precisión y la variación de los datos se pueden determinar a partir de los factores de dilución utilizados.
Debido a los requisitos de demanda de tiempo de este método y al requisito general de múltiples evaluadores para minimizar los errores, tener la columna dividida en múltiples puertos de olor sería beneficioso para el método.
Este método complementa el método de dilución hasta el umbral al tener en cuenta también la intensidad percibida de los compuestos. Los evaluadores pueden informar esto en función de una escala predeterminada.
El método de intensidad posterior mide la intensidad máxima percibida para cada compuesto eluyente. Se recomienda utilizar un panel de evaluadores para obtener una señal promediada. Por otro lado, el método dinámico de intensidad temporal mide la intensidad en diferentes puntos en el tiempo a partir del momento de la elución, lo que permite una medición continua del inicio, el máximo y la disminución de la intensidad del olor. Esto se utiliza en el método Osme (palabra griega para olor) desarrollado en 1992 por Da Silva. [9] Luego se puede construir un aromagrama de manera similar a un cromatograma FID mediante el cual la intensidad se representa gráficamente en función del tiempo de retención . [1] La altura del pico corresponde a la intensidad máxima percibida, mientras que el ancho del pico corresponde a la duración del olor percibido.
El tiempo que se requiere para este método en particular en lo que respecta a los aspectos básicos de la capacitación de los evaluadores puede ser elevado, ya que la falta de capacitación puede generar inconsistencias en el uso de la escala. Sin embargo, con un panel de evaluadores capacitados, el análisis se puede realizar en un período de tiempo relativamente corto con alta precisión.
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